电站锅炉燃烧优化技术分析
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摘 要：锅炉作为电站重要的动力设备，锅炉的燃烧效率直接关系到电站生产的安全性及经济效益。在电力企业竞争激烈的背景下，通过对锅炉燃烧系统进行优化调整，能够降低电站运行成本，减少能源消耗，减少污染物排放量。经过优化调整后的锅炉能有效提高燃烧效率，为机组运行提供稳定的蒸汽压力。文章主要对电站锅炉燃烧优化技术进行分析，为促进电站生产的安全稳定运行奠定良好的基础。
关键词：电站;锅炉;燃烧;控制系统;优化
中图分类号：TM621 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）06-0159-02
Abstract： Boiler as an important power equipment of power station， the combustion efficiency of boiler is directly related to the safety and economic benefits of power plant production. In the context of fierce competition in electric power enterprises， through the optimization and adjustment of the boiler combustion system， the operation cost of the power plant can be reduced， the energy consumption can be reduced， and the emission of pollutants can be reduced. The optimized boiler can effectively improve the combustion efficiency and provide stable steam pressure for the operation of the unit. This paper mainly analyzes the combustion optimization technology of power station boiler， which lays a good foundation for promoting the safe and stable operation of power plant production.
Keywords： power station; boiler; combustion; control system; optimization
通过对电站锅炉进行燃烧优化，能够提高锅炉燃烧性能，降低对环境的污染。尤其是在我国能源供应结构改变和节能环保的背景下，加强对电站锅炉的燃烧优化，是时代发展的必然趋势。锅炉燃烧优化就是通过相应的改造调整来提高锅炉运行性能以及安全性和稳定性，优化调整的内容主要包括燃料优化调整，配风参数优化调整，优化锅炉燃烧控制方式等，最终实现燃料能够充分燃烧，节约能源消耗，减少污染物的排放，为机组运行提供稳定的蒸汽压力。根据我国电站锅炉的现有情况，主要的燃烧优化技术有基于参数调整的实验，基于燃烧理论的建模，对燃烧设备的设计和改造，检测技术的燃烧优化，人工智能的燃烧优化。但是每种燃烧优化技术都存在一定的优缺点，所以在实际应用时，应该对电站锅炉的实际情况进行分析，然后采取适宜的燃烧优化技术，最终实现最佳的燃烧控制。
1 电站锅炉燃烧优化技术
1.1 基于参数调整的实验技术
煤粉作为电站锅炉运行的主要燃料，合理的煤粉配比和送风参数直接关系到锅炉运行的稳定性和持续性，也是燃料是否能够充分燃烧的重要因素。所以通过对煤粉配比和送风参数进行调整可实现电站锅炉燃烧技术的优化，以确保锅炉能够处于最佳燃烧状态。煤粉配比和送风参数的数据获取需要经过大量的调整实验，才能够获取较为精确的结果。在实验调整的过程中，需要耗费大量的时间和精力，每次实验过后获得的数据都是下一次实验的参考依据，所以需要操作人员具有较强的专业性，对锅炉燃烧技术中各项参数的合理范围以及影响因素有深入的了解，便于做出合理的实验数据调整。通过反复的调整实验，最终获取最为合理的煤粉配比和送风参数数据。这项基于调整实验的锅炉燃烧优化技术主要适用于新建锅炉的调试阶段，或者在锅炉更换燃料的情况下，通过确定合理的风煤配比参数来提高锅炉燃烧效率。
1.2 基于燃烧理论的建模技术
燃烧理论模型是基于计算机技术和燃烧理论而建立的模型，以数值模拟为主要研究手段。随着计算机技术的快速发展，在电站锅炉燃烧优化技术中可运用相应的软件来模拟锅炉燃烧状况，通过冷热态模拟能够对锅炉设计以及参数设计的合理性进行验证，为提高锅炉燃烧技术提供参考依据。在使用燃烧理论模型技术之前，应该对电站锅炉燃烧控制系统的燃烧理论有深入的了解，在此基础上建立模型进行求解。以建模的方式所获取的数据结果与数学模型的精确性有很大的关系，所以为了提高数据结果的准确性，要与现场实验进行结合为模型参数的选取提供参考。比如对某种煤粉锅炉的燃烧器进行研究，主要是通过数值模拟和现场实验相结合的方式进行来了解燃烧器的特性，通过模拟结果发现旋流燃烧器射流在炉膛内会形成顺时针回流，能够有效降低炉内温度，并且可强化炉内对流换热。通过数学建模的方式能够节省大量的人力、物力、财力，提高锅炉燃烧优化技术的效率，但因为这种方法无法在燃烧过程中进行在线实时建模和优化，所以一般都用于离线分析或者仿真研究。
1.3 基于燃烧设备的设计与改造
锅炉设备的结构设计与运行原理会直接影响到燃烧效率，所以对电站锅炉的燃烧优化技术中，可通过对锅炉燃烧设备的设计和改造，提高炉内燃烧效率，并且降低氮氧化物的排放量。在锅炉设备设计和改造中，主要以燃烧器改造为重点，有些单位会在燃烧器内加装圆锥形钝体，可有效提高燃尽率，在钝体加装前后，锅炉蒸发量会有明显的改变。还可以通过对进风系统的改造来降低氮氧化物的排放，以空气分级燃烧的方式能夠有效降低氮氧化物的排放。对燃烧器进行设计和改造是基于燃烧理论，所以可利用建模获得的数据为设备改造提供技术支持。针对燃烧设备的设计和改造是锅炉燃烧优化中比较简便的技术，也是应用较为广泛的优化技术之一。但是在实际操作的过程中，还是会受到煤种和制粉系统限制，所以从某种程度上讲此种燃烧优化技术也并不全面，还要根据实际情况选择设计和改造的方式，以适应电站锅炉的运行方式。 1.4 基于检测技术的燃烧优化技术
在锅炉燃烧过程中，影响燃烧效率的因素较多，所以要想对锅炉燃烧进行优化调整，就需要对影响锅炉燃烧的因素进行分析，进而采取有效措施进行调节。检测技术是获取锅炉燃烧参数的重要手段，可在锅炉相应位置安装检测装置来获取相关的参数。比较常用的检测技术主要有火焰检测技术、烟气含氧量、飞灰含碳量、污染物在线监测系统等，在获取每项参数后通过对数据的技术分析，能够明确影响到锅炉燃烧的因素以及影响的程度，进而通过合理的手段进行调节，以提高锅炉燃烧。因为检测技术只能为调整燃烧提供相关参数，所以只能作为锅炉燃烧优化的辅助手段。但是在实际操作过程中，为了获取更为精确的数据，使用的检测装置要具有较高的精准度、可靠性和实时性，装置的选点要合理，能够客观全面地反映检测参数的真实状态。基于这些现实条件的制约，会影响到该项技术在现实中的使用。
1.5 基于人工智能的燃烧优化技术
在我国计算机技术快速发展的时代背景下，人工智能技术在电站锅炉燃烧优化中发挥了重要的作用。人工智能技术主要是通过计算机来模拟人的思维过程和行为模式，具有较强的学习能力、推理能力、规划能力等。现阶段，人工智能技術在电站锅炉燃烧优化中的应用主要解决以下三个方面的问题。第一，自动辨别锅炉燃烧煤质。我国电站锅炉燃料煤的特点为多样化，而不同的煤质所表现的燃烧特性是不同的，由此就会影响到燃烧效率。人工智能技术可对煤质进行自动辨别，然后根据煤质特性进行相应的优化控制;第二，用于锅炉运行特性的非线性动态建模。锅炉燃烧是一个非线性的动态过程，为了能够对燃烧过程中产生的氮氧化物和燃烧效率进行控制，可通过人工智能技术对锅炉运行特性进行非线性动态建模，从而提高对系统的控制和优化。第三，基于多目标优化的锅炉运行优化控制。将人工智能技术应用于电站锅炉燃烧优化中，可以通过建立神经网络和专家系统的方式，对电站锅炉燃烧系统进行优化控制。人工智能技术还能够根据锅炉压力的变化来维持蒸汽压力的稳定性，以合理控制炉膛燃烧量与蒸汽量的比例。人工智能技术在电站锅炉燃烧优化中的应用还处于初始阶段，各项技术还有待开发和研究，随着科技的不断发展，人工智能技术在锅炉燃烧优化中的应用还有很大的发展空间。
1.6 锅炉燃烧可视化技术
在对电站锅炉燃烧优化技术中，大多都是通过对运行参数的分析来对燃烧状况进行调整。在收集运行参数时基本都是通过安装检测装置来实现的，但是测量装置的布点、材料等因素会限制测量数据的真实性和可行性。而传统的光谱测量由于信号较弱，在受到噪声和系统荧光的影响下也会降低测量质量。锅炉燃烧特性可通过对炉膛内燃烧火焰的温度来判断，通过对炉膛燃烧火焰温度分布能够为运行人员进行燃烧参数优化调整提供重要依据。但是由于炉膛核心区域的燃烧温度较高，采用传统的装置测量是无法实现的，所以一直都是测量的盲区。而通过可视化技术不需要直接接触炉膛内部即可掌握炉膛的运行状态，锅炉CT借助红外激光即能够测量炉膛燃烧温度和浓度场，不需要接触炉膛核心燃烧区就能够了解燃烧状况，同时还可测量烟道温度。通过可视化技术的应用，可大大提高锅炉燃烧优化效率，降低污染物的排放。
2 结束语
煤粉是电站锅炉运行的主要燃料，在煤粉燃烧的过程中会受到锅炉结构、燃烧参数、燃烧控制系统等各项因素的干扰而影响到燃烧效率。煤粉在炉膛燃烧不充分，不仅会降低燃烧热效率，而且还会提升锅炉受热面受损几率，污染物的排放量也会相应增加，同时增加运行成本。所以需要进行锅炉燃烧优化技术分析，根据电站锅炉的实际运行情况选择适宜的优化方式，确保电站锅炉的安全稳定运行。
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